Väga tundlik instrument on võtnud tugevaid biofluorestsentssignaale miljoneid aastaid tagasi hukkunud kivistunud organismidelt. Selle arendajate sõnul oleks uus Compact Color Biofinder sama mugav ka teiste planeetide kehade elumärkide tuvastamisel ja seetõttu võiks see mängida olulist rolli NASA ja teiste kosmoseagentuuride tulevastel missioonidel.
Bioloogilised materjalid, nagu aminohapped, valgud, lipiidid ja isegi settekivimid, kiirgavad biofluorestsentssignaale, mida saab tuvastada spetsiaalsete kaamerate abil. Compact Color Biofinder, mille töötas välja Anupam Misra alates Hawaii Geofüüsika ja Planetoloogia Instituut kell UH Manoa ookeani ja maa teaduse ja tehnoloogia kool (SOEST) täiustab neid vanemaid kaameraid, tuvastades väikese koguse kivi külge kleepuvaid biojääke. See võib töötada ka mitme meetri kaugusel ja skaneerida kiiresti suuri alasid.
"Biofinderi esimene versioon valmistati suure tundliku ICCD [intensiivse laenguga ühendatud seadme] detektori abil, " ütleb Misra. «Kuna selle instrumendi signaalid olid väga tugevad, arvasin, et võiks kasutada väiksemat värvilist CMOS-kaamerat. Tänu täna saadaolevatele tundlikele vähese valgusega CMOS-detektoritele on see nüüd võimalik.
Lihtne tööpõhimõte
Biofinderi tööpõhimõte on lihtne, räägib Misra Füüsika maailm. Kogu biofluorestsentsi eluiga on väga lühike, alla 20 nanosekundi, seega valgustab süsteem esmalt ala, kasutades laiendatud impulss-laserkiirt, mille impulsi laius on mõni nanosekund. Seejärel teeb CMOS-kaamera fluorestsentspildi, kasutades lühimat säriaega (1 µs praeguse detektori jaoks). Seejärel ootab süsteem mõõtmise kordamiseks järgmist laserimpulssi.
"Meie laser kiirgab 20 laserimpulssi ühe sekundi jooksul," selgitab Misra. "Seega võtab süsteem 20 pildikaadrit sekundis ja töötab videokiirusel." Ta lisab, et tuvastuspiirid jäävad alla ppm taseme ühe meetri sihtkaugusel.
Biojääkide tuvastamine kalade fossiilides
Oma töös, mida nad üksikasjalikult kirjeldavad Looduse teaduslikud aruanded, Misra ja kolleegid uurisid biojääke kalade fossiilides Rohelise jõe moodustumine, mis pärineb eotseeni ajastust 56-33.9 miljonit aastat tagasi. Nad leidsid, et fossiilid sisaldavad endiselt märkimisväärses koguses jääke, mis tähendab, et seda orgaanilist ainet ei ole kivistumisprotsessis mineraalidega täielikult asendatud isegi pärast nii pikka aega.
Meeskond toetas Biofinderi fluorestsentspiltide tulemusi mõõtmistega, kasutades mitmeid muid tehnikaid, sealhulgas Ramani ja nõrgestatud täieliku peegelduse Fourier-teisendusega infrapunaspektroskoopiat (ATR-FIR), skaneerivat elektronmikroskoopiat (SEM), energiat hajutavat röntgenspektroskoopiat. (SEM-EDS) ja eluaegse fluorestsentskujutise mikroskoopia (FLIM).
Tulemused kinnitavad, et bioloogilised jäägid võivad ellu jääda miljoneid aastaid, ütleb Misra, ja et biofluorestsentskujutis on efektiivne nende jääkide tuvastamisel reaalajas.
"Kriitiline tulevaste NASA missioonide jaoks"
Elu otsimine – olgu see siis olemasolev või väljasurnud – teistel planeetidel on planeetide uurimise missioonide peamine eesmärk ja teadlased loodavad, et nende tehnoloogiast saab ühel päeval osa missioonidest, mille eesmärk on otsida biomarkereid kaugetest maailmadest. Tõepoolest, nad taotlevad nüüd oma instrumendiruumi kvalifitseerimist.
"Vastastikune tuvastatavus" parandab maaväliste tsivilisatsioonide otsimist
"Kui Biofinder paigaldataks Marsi või mõne muu planeedi kulgurile, suudaksime kiiresti skaneerida suuri alasid, et tuvastada tõendeid eelmise elu kohta, isegi kui organism on väike, meie silmaga raskesti nähtav ja surnud. palju miljoneid aastaid,” ütleb Misra. "Eeldame, et fluorestsentspildistamine on tulevastel NASA missioonidel kriitilise tähtsusega, et tuvastada orgaanilisi aineid ja elu olemasolu teistel planeetide kehadel."
Uuringu kaasautor Sonia J Rowley lisab, et Biofinderi võimalused oleksid olulised ka NASA jaoks Planeedikaitse programm, mille eesmärk on tuvastada saasteaineid, nagu Maa mikroobid väljuvatel kosmoselaevadel, ja kõiki maaväliseid bioloogilisi ohte, mis võivad tagasiteed teha.
